低应力条件下岩土体渗透变形测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种低应力条件下岩土体渗透变形测试装置，包括渗透系统；供水系统与渗透系统的水流入口连接，竖向荷载加载系统的轴压输出端与渗透系统的轴压加载端连接进行轴压加载，环向荷载加载系统的围压输出端与渗透系统的围压加载端连接进行围压加载，干湿循环系统的热气输出端与渗透系统的热气入口连接，渗透系统的出水口与渗流量测量系统连接，渗透系统的热气出口与干湿循环系统的热气干燥端连接，进行干湿循环试验，变形量测量系统的输入端与渗透系统的轴向变形端和环向变形端连接；渗透系统包括底座、上下透水石、圆形不透水钢板和圆形透水钢板。解决了目前未考虑低应力与干湿循环的环境条件影响实验结果真实性的问题。

Testing device for seepage deformation of rock and soil under low stress

【技术实现步骤摘要】
低应力条件下岩土体渗透变形测试装置
本技术属于岩土工程试验领域，涉及一种低应力条件下岩土体渗透变形测试装置。
技术介绍
岩土体的渗透变形特性是岩土工程所关注的热点问题之一。近年来，边坡在季节性降雨作用下发生浅层失稳的现象屡见不鲜，其主要原因是水分在边坡岩土体内发生迁移渗透，产生复杂程度的物理、化学和力学综合反应，导致岩土体结构破坏，强度降低，引发浅层失稳，造成巨大的经济损失。因此，研究岩土体在低应力以及干湿循环条件下的渗透变形特性具有重要意义。目前，研究岩土体的渗透特性主要采用常水头渗透仪装置和变水头渗透仪装置，上述两种装置虽然可以测试岩土体的渗透系数，但是其条件过于理想化，未考虑到低应力与干湿循环的环境条件，不能模拟岩土体的实际情况，对试验成果的真实性影响较大，使得试验结果不够精确。且一般情况下，试验时难以同时考虑低应力和干湿循环等综合因素共同作用岩土体，只单独考虑低应力或干湿循环某一种因素作用，试验误差较大。测试岩土体环向变形的方法有许多，例如：可以通过在岩土体表面粘贴应变片来测量其环向变形量，但是由于岩土体自身具有非均质性，其局部变形难以反映岩土体整体变形情况，测量精度不高。同时对试验条件要求高，需具备较为先进的三轴压缩试验仪器，操作复杂，成本高昂。另外，目前常采用轴压加载泵加载轴压，操作系统复杂，施加压力大，不便施加较低轴向压力，不适用于低应力条件下岩土体渗透变形试验。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种低应力条件下岩土体渗透变形测试装置，以解决现有岩土体渗透变形测试装置未考虑低应力与干湿循环的环境条件而影响实验结果真实性的问题，在岩土体表面局部粘贴应变片测量其环向变形量造成测量准确度不高的问题，目前采用轴压加载泵施加压力大、不便加载较低轴向压力且操作系统复杂的问题，目前的加载系统对试验条件要求高、需具备较为先进的三轴压缩试验仪器、操作复杂、成本高昂的问题。本技术所采用的技术方案是，低应力条件下岩土体渗透变形测试装置，包括渗透系统、供水系统、竖向荷载加载系统、环向荷载加载系统、干湿循环系统、渗流量测量系统和变形量测量系统；供水系统与渗透系统的水流入口连接，竖向荷载加载系统的轴压输出端与渗透系统的轴压加载端连接，环向荷载加载系统的围压输出端与渗透系统的围压加载端连接，干湿循环系统的热气输出端与渗透系统的热气入口连接，渗透系统的出水口与渗流量测量系统连接，渗透系统的热气出口与干湿循环系统的热气干燥端连接，变形量测量系统的输入端与渗透系统的轴向变形端和环向变形端连接。进一步的，所述渗透系统由底座、下透水石、上透水石、圆形不透水钢板、圆柱形岩土体试样和圆形透水钢板组成；圆柱形岩土体试样位于底座上，下透水石置于圆柱形岩土体试样与底座之间，圆柱形岩土体试样的顶部设有从下到上依次放置的上透水石、圆形透水钢板和圆形不透水钢板。进一步的，所述圆形不透水钢板上设有球支座和两个圆形通孔，球支座上设有空心半球形凹槽；所述渗透系统通过圆形不透水钢板上的一个圆形通孔与供水系统连接，其通过圆形不透水钢板上的另一个圆形通孔与干湿循环系统连接，并通过圆形不透水钢板上的球支座与竖向荷载加载系统连接；所述底座上设有引流槽、出水孔和多圈从外向内依次嵌套的环形槽；出水孔嵌于最内圈的环形槽内，引流槽一端与最外圈的环形槽相通，另一端向内依次连通所有环形槽后与出水孔相通；下透水石与底座上的环形槽相贴合，且下透水石与底座上最外圈的环形槽直径相等；所述渗透系统通过底座上的出水孔分别与渗流量测量系统和干湿循环系统连接。进一步的，所述竖向荷载加载系统由阻力砝码、斜杆、竖直杆、竖直加载杆、加载砝码托盘和加载砝码组成；竖直杆竖直固定于渗透系统一侧，斜杆一端用螺栓与竖直杆的上部转动连接，加载砝码托盘固定于斜杆的另一端；竖直加载杆位于竖直杆和加载砝码托盘之间；竖直加载杆一端用螺栓与斜杆转动连接，其另一端设有与球支座的空心半球形凹槽相匹配的钢球，竖向荷载加载系统通过竖直加载杆上的钢球以及球支座上的空心半球形凹槽与渗透系统的球支座咬合固定；阻力砝码固定于斜杆与竖直杆固定连接的一端，且阻力砝码位于竖直杆远离竖直加载杆的一侧，加载砝码托盘内放置加载砝码。进一步的，所述环向荷载加载系统为依次套设在圆柱形岩土体试样外侧面的多层弹性橡胶膜，第一层的弹性橡胶膜通过防水胶固定套设在圆柱形岩土体试样外侧面；所述下透水石、上透水石、圆形不透水钢板和圆形透水钢板均位于第一层的弹性橡胶膜内；下透水石、上透水石、圆形不透水钢板、圆柱形岩土体试样和圆形透水钢板的直径均与弹性橡胶膜的内径相等，且这五者的外侧壁与第一层的弹性橡胶膜的内壁相接触。进一步的，所述供水系统由储水装置、入水管和抽水泵组成；入水管一端经抽水泵与储水装置连通，其另一端与渗透系统的圆形不透水钢板上的一个圆形通孔相通，入水管上设有第一阀门和测压计；所述变形量测量系统由轴向变形量测量系统和环向变形量测量系统组成；所述轴向变形量测量系统由固定杆和千分表组成，千分表竖直固定在固定杆上，其测头置于圆形不透水钢板上并与圆形不透水钢板相接触；所述环向变形量测量系统由测距仪、支撑杆和可旋转底座组成；可旋转底座套设于底座下部的外侧壁上，其可绕底座转动；支撑杆位于渗透系统的侧面，并竖直固定在可旋转底座上；测距仪水平固定在支撑杆上，且其测距端朝向圆柱形岩土体试样；所述测距仪的输出端与计算机电性连接。进一步的，所述干湿循环系统由热风机、真空泵和干燥装置组成；热风机经第二阀门与入水管相通，真空泵通过风管与渗透系统的圆形不透水钢板上的另一个圆形通孔相通，干燥装置通过出水管与渗透系统的底座上的出水孔相通。进一步的，所述渗流量测量系统由集水器和电子天平组成，集水器置于电子天平上；所述出水管一端与底座的出水孔连接，其另一端分成两个支路，一个支路经第三阀门与干燥装置相通，另一个支路经第五阀门与渗流量测量系统的集水器相通；所述风管一端与圆形不透水钢板上的圆形通孔相通，其另一端分成两个支路，一个支路经第四阀门与真空泵连接，另一个支路经第六阀门与外部空气相通；所述竖直杆、固定杆和可旋转底座均置于试验台上，试验台分为第一层台面和第二层台面两层；竖直杆、固定杆和可旋转底座固定在第一层台面上，干燥装置和电子天平放置在第二层台面上；出水管贯穿第一层台面后分成两个支路分别与干燥装置和集水器一一对应连通；所述可旋转底座为一个轴承，其内圈与试验台固定连接，其外圈与支撑杆固定连接；底座嵌于可旋转底座的内圈中，并与试验台固定连接；所述支撑杆由竖杆、横杆和调节杆组成，测距仪固定于调节杆上；竖杆一端与可旋转底座的外圈固定连接，其另一端与水平放置的横杆固定连接，横杆上设有竖直的螺纹通孔，调节杆上设有与该螺纹通孔相匹配的外螺纹，调节杆通过其上的外螺纹以及横杆上的螺纹通孔与横杆螺纹连接；所述下透水石和上透水石的厚度均为10mm；所述测距仪采用激光测距仪；所述弹性橡胶膜的厚度为0.5～1mm。本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低应力条件下岩土体渗透变形测试装置，其特征在于，包括渗透系统（2）、供水系统（3）、竖向荷载加载系统（4）、环向荷载加载系统、干湿循环系统、渗流量测量系统和变形量测量系统；/n供水系统（3）与渗透系统（2）的水流入口连接，竖向荷载加载系统（4）的轴压输出端与渗透系统（2）的轴压加载端连接，环向荷载加载系统的围压输出端与渗透系统（2）的围压加载端连接，干湿循环系统的热气输出端与渗透系统（2）的热气入口连接，渗透系统（2）的出水口与渗流量测量系统连接，渗透系统（2）的热气出口与干湿循环系统的热气干燥端连接，变形量测量系统的输入端与渗透系统（2）的轴向变形端和环向变形端连接。/n

【技术特征摘要】
1.低应力条件下岩土体渗透变形测试装置，其特征在于，包括渗透系统（2）、供水系统（3）、竖向荷载加载系统（4）、环向荷载加载系统、干湿循环系统、渗流量测量系统和变形量测量系统；
供水系统（3）与渗透系统（2）的水流入口连接，竖向荷载加载系统（4）的轴压输出端与渗透系统（2）的轴压加载端连接，环向荷载加载系统的围压输出端与渗透系统（2）的围压加载端连接，干湿循环系统的热气输出端与渗透系统（2）的热气入口连接，渗透系统（2）的出水口与渗流量测量系统连接，渗透系统（2）的热气出口与干湿循环系统的热气干燥端连接，变形量测量系统的输入端与渗透系统（2）的轴向变形端和环向变形端连接。


2.根据权利要求1所述的低应力条件下岩土体渗透变形测试装置，其特征在于，所述渗透系统（2）由底座（21）、下透水石（22）、上透水石（24）、圆形不透水钢板（25）、圆柱形岩土体试样（26）和圆形透水钢板（27）组成；圆柱形岩土体试样（26）位于底座（21）上，下透水石（22）置于圆柱形岩土体试样（26）与底座（21）之间，圆柱形岩土体试样（26）的顶部设有从下到上依次放置的上透水石（24）、圆形透水钢板（27）和圆形不透水钢板（25）。


3.根据权利要求2所述的低应力条件下岩土体渗透变形测试装置，其特征在于，所述圆形不透水钢板（25）上设有球支座和两个圆形通孔，球支座上设有空心半球形凹槽；所述渗透系统（2）通过圆形不透水钢板（25）上的一个圆形通孔与供水系统（3）连接，其通过圆形不透水钢板（25）上的另一个圆形通孔与干湿循环系统连接，并通过圆形不透水钢板（25）上的球支座与竖向荷载加载系统（4）连接；
所述底座（21）上设有引流槽（29）、出水孔和多圈从外向内依次嵌套的环形槽；出水孔嵌于最内圈的环形槽内，引流槽（29）一端与最外圈的环形槽相通，另一端向内依次连通所有环形槽后与出水孔相通；下透水石（22）与底座（21）上的环形槽相贴合，且下透水石（22）与底座（21）上最外圈的环形槽直径相等；所述渗透系统（2）通过底座（21）上的出水孔分别与渗流量测量系统和干湿循环系统连接。


4.根据权利要求3所述的低应力条件下岩土体渗透变形测试装置，其特征在于，所述竖向荷载加载系统（4）由阻力砝码（41）、斜杆（42）、竖直杆（43）、竖直加载杆（44）、加载砝码托盘（45）和加载砝码（46）组成；竖直杆（43）竖直固定于渗透系统（2）一侧，斜杆（42）一端用螺栓与竖直杆（43）的上部转动连接，加载砝码托盘（45）固定于斜杆（42）的另一端；竖直加载杆（44）位于竖直杆（43）和加载砝码托盘（45）之间；竖直加载杆（44）一端用螺栓与斜杆（42）转动连接，其另一端设有与球支座的空心半球形凹槽相匹配的钢球，竖向荷载加载系统（4）通过竖直加载杆（44）上的钢球以及球支座上的空心半球形凹槽与渗透系统（2）的球支座咬合固定；阻力砝码（41）固定于斜杆（42）与竖直杆（43）固定连接的一端，且阻力砝码（41）位于竖直杆（43）远离竖直加载杆（44）的一侧，加载砝码托盘（45）内放置加载砝码（46）。


5.根据权利要求4所述的低应力条件下岩土体渗透变形测试装置，其特征在于，所述环向荷载加载系统为依次套设在圆柱形岩土体试样（26）外侧面的多层规格相同的弹性橡胶膜（23），第一层的弹性橡胶膜（23）通过防水胶固定套设在圆柱形岩土体试样（26）外侧面；
所述下透水石（22）、上透水石（24）、圆形不透水钢板（25）和圆形透水钢板（27）均位于第一层的弹性橡胶膜（...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡红波，罗震宇，邱祥，刘忠伟，蒋煌斌，杨顺，姬云鹏，陈淼，
申请(专利权)人：长沙市公路桥梁建设有限责任公司，长沙理工大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43